2022地质灾害下管道本体安全性监测技术规范

I 地质灾害下管道本体安全性监测技术规范 II 目 次 前言 .II 1 范围 .1 2 规范性引用文件 .1 3 术语和定义 .1 4 地质灾害敏感点的选择 .1 4.1 地质灾害风险点识别 .1 4.2 敏感监测点选择 .1 4.3 监测的内容 .1 5 地质灾害监测系统的安装 .2 5.1 基本要求 .2 5.2 地质灾害管道应变监测的主要内容 .2 5.3 管道监测系统安装 .2 5.4 数据采集系统 .2 5.5 数据处理 .2 5.6 仪器误差及消除 .2 6 监测管理 .2 6.1 要求 .2 6.2 调研资料收集 .3 6.3 巡检 .3 6.4 检查记录和报告 .3 6.5 资料分析 .3 6.6 监测报告 .4 7 地质灾害段管道安全监测 .4 7.1 主要自然地质灾害 .4 7.2 地质灾害段管道监测结论 .5 参考文献 .6 3 地质灾害下管道本体安全性监测技术规范 1 范围 本 文 件 规 定 了 国 家 管 网 华 南 分 公 司 所 属 输 油 管 道 地 质 灾 害 敏 感 区 识 别 、 灾 害 监 测 、 数 据 结 果 分 析 和 安 全 评 价 报 告 等 技 术 内 容 。 本文件适用于国家管网华南分公司所属输油管道地质灾害影响区内埋地管道的应变监测。 2 规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 施工期 construction period 从开始施工，到管线埋设完毕为止的时期。 3.2 变形 deformation 因载荷作用而引起结构外形或尺寸的改变。 注：结构任一点的变形为位移。 3.3 滑坡 earth slide 土体或岩体顺坡向地下滑动。 3.4 应力 stress 作用于单位面积上的载荷或力。 3.5 异常 anomaly 背离正常或一般规律的现象。 4 地质灾害敏感点的选择 4.1 地质灾害风险点识别 4.1.1 地 质 灾 害 风 险 点 识 别 应 当 在 现 场 全 面 地 质 资 料 的 基 础 上 开 展 识 别 工 作 ， 充 分 识 别 管 道 地 质 灾 害 ， 特 别 是 城 市 基 本 建 设 过 程 中 ， 施 工 造 成 的 开 挖 沉 陷 等 地 质 灾 害 。 4.1.2 现 场 全 面 地 质 资 料 内 容 包 括 地 质 灾 害 评 估 、 地 质 勘 察 报 告 、 灾 害 防 治 设 计 、 地 质 灾 害 形 成 条 件 、 外 界 影 响 因 素 等 资 料 。 4.1.3 首先要识别出沿线管道地质灾害的类型，存在的主要问题，及时形成纪录和档案。 4.1.4 管道主要灾害主要形式包括冲沟、滑坡、泥石流、崩塌、断层、地裂缝地面沉降等。 4.2 敏感监测点选择 主要选择对管道地质灾害高风险段进行监测，如滑坡、泥石流、土壤移动，管道悬空段、沉陷段、 山体危险岩体、地震断裂带等危险区域进行监测。 4 4.3 监测的内容 选 择 能 够 直 接 反 映 地 质 条 件 变 化 的 参 数 进 行 监 测 ， 包 括 ： 管 道 应 力 应 变 监 测 、 管 道 孔 隙 水 压 力 监 测 、 土 壤 压 力 监 测 、 土 壤 位 移 变 形 监 测 、 其 他 监 测 等 。 5 地质灾害监测系统的安装 5.1 基本要求 管道应变监测以安全可靠为前提，要求符合本章要求。 5.2 地质灾害管道应变监测的主要内容 5.2.1 管 道 在 内 压 、 自 重 及 其 他 载 荷 作 用 下 所 产 生 的 环 向 应 变 、 轴 向 应 变 和 45°方向应变及增量。 5.2.2 管道发生扭转变形时的剪切角（剪应变）。 5.2.3 测试结果数据表。通过对现场试验数据的分析，得出管道承载所产生的环向应变及管道整体变 形量，绘制应变曲线，研究管道由于滑坡引起的整体变形及位移，并进行安全性判定。 5.3 管道监测系统安装 5.3.1 监测仪器和设施的布置，应明确监测的目的，紧密结合工程实际，突出重点、兼顾全面，相关 项目统筹安排，配合布置。应保证具有在恶劣气候条件下仍能进行重要项目的监测。 5.3.2 仪器设备要耐久、可靠、适用、有效，力求先进和便于实现自动化监测。 5.3.3 仪器的安装和埋设必须及时，必须按设计要求精心施工。应保证第一次监测就能获得必要的监 测 成 果 。 并 做 好 仪 器 的 保 护 ； 埋 设 完 工 后 ， 及 时 做 好 初 期 测 读 并 填 写 初 始 监 测 数 据 表 、 绘 制 地 形 图 、 管 道 埋 深 图 及 测 点 滑 坡 状 况 调 研 表 ， 以 备 查 用 。 5.3.4 仪器监测严格按照规程规范和设计要求进行，对不同监测阶段，突出重点进行监测，发现异常 立即进行复测。 5.4 数据采集系统 5.4.1 传感器部分包括各种电测传感器。传感器的作用是感受各种物理量，如力、线位移，角位移、 应变和温度等，并把这些物理量转变为电信号。 5.4.2 数据采集仪的作用是对所有的传感器通道进行扫描，把扫描得到的电信号进行数字转换，转换 成 数 字 量 ， 再 根 据 传 感 器 特 性 对 数 据 进 行 传 感 器 系 数 换 算 （如把电压数换算成应变或温度等 ） ， 然 后 将 数 据 传 送 给 计 算 机 ， 或 者 将 这 些 数 据 打 印 输 出 、 存 入 磁 盘 。 5.4.3 计算机是整个数据采集系统的控制器，控制整个数据采集过程。 5.5 数据处理 5.5.1 安装完成后，需要对直接测量采集到的数据进行整理换算、统计分析和归纳演绎，以得到代表 管道力学性能的公式、图表、数学模型和数值等。 5.5.2 数 据 处 理 的 内 容 和 步 骤 包 括 四 个 方 面 ： 数 据 的 整 理 和 换 算 、 数 据 的 统 计 分 折 、 数 据 的 误 差 分 析 、 数 据 的 表 达 。 5.6 仪器误差及消除 5.6.1 仪器本身的误差属于系统误差范畴，产生系统误差的原因主要是仪器在生产工艺或设计上的缺 陷造成的（例如零件的尺寸、安装位置和刻度分划不准确等），或者是由于使用日久导致的零件磨损、 零件变形等。在设计原理广用线件关系近似地代替非线性关系也会产生系统误差。 5.6.2 应事先找出仪器存在的系统误差及其变化规律，并对其建立各种修正公式或绘制修正曲线、修 正表格等以消除系统误差。 6 监测管理 6.1 要 求 6.1.1 可行性研究阶段 5 提出安全监测系统的总体设计专题、监测仪器及设备的数量，监测系统的工程概算。 6.1.2 系统设计阶段 提 出 监 测 系 统 设 计 文 件 ， 包 括 监 测 系 统 设 布 置 图 、 仪 器 设 备 清 单 、 各 监 测 仪 器 设 施 的 安 装 技 术 要 求 、 测 次 要 求 及 工 程 预 算 等 。 6.1.3 施工阶段 提 出 施 工 样 图 ； 做 好 仪 器 设 备 的 检 验 、 埋 设 、 安 装 、 调 试 和 保 护 ， 应 绘 制 竣 工 图 ， 仔 细 编 写 埋 设 记 录 和 竣 工 报 告 ； 固 定 专 人 进 行 监 测 工 作 ， 保 证 监 测 实 施 完 好 和 监 测 数 据 连 续 、 可 靠 、 完 整 ， 应 按 时 进 行 监 测 资 料 分 析 ， 评 价 施 工 期 管 道 安 全 状 况 。 6.2 调研资料收集 6.2.1 收集被监测工程的详细资料、管道安装设计图纸、施工记录；了解施工工艺和施工中出现的异 常情况。 6.2.2 监测项目现场实施的可行性。 6.2.3 应 根 据 调 查 结 果 和 确 定 的 监 测 目 的 ， 选 择 监 测 方 法 ， 制 定 监 测 方 案 。 监 测 方 案 宜 包 含 以 下 内 容 ： 工 程 概 况 ， 监 测 方 法 及 其 依 据 的 标 准 、 方 案 ， 所 需 的 机 械 或 人 工 配 合 ， 试 验 周 期 等 。 6.2.4 监测前应对仪器设备检查调试。 6.2.5 监测用计量器具必须在计量检定周期的有效期内。 6.2.6 监测应连续进行，监测时间建议安排在雨后。 6.2.7 现场检测期间，除应执行本文件的有关规定外，还应遵守国家有关安全生产的规定。当现场操 作环境不符合仪器设备使用要求时，应采取有效的防护措施。 6.2.8 当发现检测数据异常时，应查找原因，重新检测。做到监测连续、数据可靠、记录真实、注记 齐全、整理及时，发现问题及时上报。 6.2.9 当需要进行验证或扩大监测时，应得到有关各方的确认，并按本规范的有关规定执行。 6.3 巡检 6.3.1 仪器监测应与巡视检查同时进行。 6.3.2 巡视检查必须是熟悉此段管道情况的管理人员参加。 6.3.3 日常巡视检查人员应相对固定，检查时应带好必要的辅助丁具和记录的笔、簿等。 6.3.4 月度巡视检查和特别巡视检查，均应制定详细的检查计划并做好如下准备工作： a) 做好电力安排，为检查工作提供必要的动力和照明； b) 安装好临时交通设施，便于检查人员行动； c) 采取安全防范措施，确保工程、设备及人身安全； d) 准备好工具、设备、车辆，以及量测、记录、绘草图、照相、录像等器具。 6.4 检查记录和报告 6.4.1 每次巡视检查均应做出记录。如发现异常情况，除应详细记述时间、部位、应变值、险情外， 还 应 立 即 分 析 出 现 异 常 的 原 因 ， 计 算 该 测 点 最 大 主 应 力 ， 如 接 近 或 超 过 许 用 应 力 ， 要 立 即 上 报 主 管 部 门 紧 急 处 理 。 6.4.2 现场记录必须及时整理，还应将本次巡视检查结果与以往巡视检查结果进行比较分析，如有问 题或异常现象，应立即进行复查，以保证记录的准确性。 6.4.3 报告和存档工作要求如下： a) 日常巡视检查中发现异常现象时，应立即采取应急措施，并上报主管部门； b) 月度巡视检查和特别巡视检查结束后，应提出简要报告，并对发现的问题及时采取应急措施， 然后根据试验数据进行综合分析比较，书写详细报告； c) 各种巡视检查的记录、图件和报告等均应整理归档。 6.5 资料分析 一般包含以下内容： 6 a) 分析监测资料的准确性、可靠度和精度； b) 对于由于测量因素（包括仪器故障、人工测读及输入错误等）产生的异常测值进行处理（删 除或修改），以保证分析的有效性及可靠性； c) 分析监测物理量随时间或天气变化的规律； d) 统计各物理量的有关特征值。统计各物理量的最大和最小值； e) 判别监测物理量的异常值： 1) 观测值与设计计算值相比较， 2) 观测值与数学模型预报值相比较， 3) 观测值是否在该物理量多年变化范围内， 4) 监测物理量变化规律的稳定性； f) 管道出现异常或险情时，应包括以下内容： 1) 工程简述， 2) 对管道出现异常或险情状况的描述， 3) 根据巡视和监测资料的分析，判断管道出现异常或险情的可能原因和发展趋势， 4) 提出加强监测的意见， 5) 对处理管道异常或险情的建议。 6.6 监测报告 6.6.1 地质灾害地段管道应变监测结果的评价，应给出每段被监测管道的监测值。 6.6.2 监测报告应结论准确，用词规范。 6.6.3 监测报告应包含以下内容： a) 地质灾害监测工程名称、地点，施工单位，基础、结构型式，试验要求，监测目的，监测依 据，监测数量，监测日期； b) 地质条件描述； c) 监测位置和相关施工记录； d) 监测方法，监测仪器设备，监测过程叙述； e) 受监测管道的监测数据，实测与计算分析曲线、表格和汇总结果； f) 与监测内容相应的监测结论； g) 监测机构和监测人员； h) 地质灾害及被监测管道的数据。 7 地质灾害段管道安全监测 7.1 主要自然地质灾害 7.1.1 滑坡 滑 坡 的 发 生 不 仅 会 损 坏 长 输 管 道 的 线 路 ， 破 坏 站 场 的 电 力 、 通 信 系 统 ， 引 起 电 力 、 通 信 中 断 ， 以 至 于 管 道 系 统 无 法 正 常 工 作 ， 也 会 毁 坏 集 输 站 内 的 设 备 。 由 此 而 形 成 的 岩 石 或 泥 石 流 挤 压 管 道 ， 造 成 管 道 出 现 拉 伸 、 弯 曲 、 扭 曲 等 变 形 甚 至 断 裂 。 7.1.2 地面沉降危害 地 面 沉 降 会 导 致 管 道 下 部 悬 空 或 产 生 相 应 变 形 ， 严 重 时 发 生 断 裂 ， 造 成 站 场 、 储 罐 、 管 道 及 建 筑 物 损 坏 。 设 备 与 管 道 连 接 处 变 形 或 断 裂 ， 造 成 地 下 储 存 设 施 的 破 坏 。 7.1.3 暴雨、洪水 洪 水 会 损 坏 电 力 、 通 信 系 统 ， 引 起 电 力 、 通 信 中 断 ， 以 致 于 管 道 系 统 无 法 正 常 工 作 。 洪 水 冲 刷 管 道 周 围 的 泥 土 ， 会 导 致 管 道 裸 露 或 悬 空 ， 使 管 道 在 热 应 力 和 重 力 的 作 用 下 拱 起 、 弯 曲 变 形 。 大 面 积 的 洪 水 还 会 使 管 道 地 基 发 生 沉 降 ， 造 成 管 道 的 变 形 甚 至 断 裂 ， 洪 水 引 发 的 泥 石 流 挤 压 管 道 也 能 造 成 管 道 变 形 甚 至 断 裂 。 7 7.2 地质灾害段管道监测结论 针 对 管 道 面 临 的 主 要 地 质 灾 害 ， 通 过 对 监 测 数 据 的 分 析 以 及 管 道 周 围 地 质 地 形 的 调 查 ， 需 得 出 以 下 主 要 结 论 ： a) 管道承受的应力是否在安全范围内； b) 土体的蠕变滑动量和稳定性； c) 是否存在其他地质灾害类型； d) 管道坡面是否经加固处理； e) 管道是否安全； f) 是否需要后续监测。 参 考 文 献 [1] DB50/T139 地质灾害危险性评估技术规范